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约束集投影算法和4f相关器的光学密码系统的已知明文攻击

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光学学报 2008年第3期28卷 429-434页

作者：位恒政彭翔天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室

分析了约束集投影和4f相关器的光学加密系统的安全性,并提出一种基于双强度相位恢复的已知明文攻击方法。约束集投影和4f相关器的加密系统是典型的光学密码系统,由于其解密系统可以等价于一个标准的4f系统,并且加密密钥与解密密钥相同,... 详细信息

分析了约束集投影和4f相关器的光学加密系统的安全性,并提出一种基于双强度相位恢复的已知明文攻击方法。约束集投影和4f相关器的加密系统是典型的光学密码系统,由于其解密系统可以等价于一个标准的4f系统,并且加密密钥与解密密钥相同,因此本质上仍是一个线性系统,这就为系统的安全性留下了很大隐患。该攻击方法仅利用一对输入的相位信息和相应输出的强度信息即可成功得到加密系统的密钥,提高了攻击实施的可行性。

关键词：信息光学光学信息安全已知明文攻击相位恢复

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双随机相位编码光学加密系统的已知明文攻击

双随机相位编码光学加密系统的已知明文攻击

作者：邵见兴哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着网络多媒体技术的飞速发展,现今信息安全正面临着越来越多的挑战。因为光在处理二维复杂图像方面的并行性和快速性,人们对光学加密系统正表现出越来越多的兴趣。在过去的几十年中,对光学加密的研究已经越来越多,并且多种光学加密方... 详细信息

随着网络多媒体技术的飞速发展,现今信息安全正面临着越来越多的挑战。因为光在处理二维复杂图像方面的并行性和快速性,人们对光学加密系统正表现出越来越多的兴趣。在过去的几十年中,对光学加密的研究已经越来越多,并且多种光学加密方案被提了出来。这些方法都是利用两个随机相位板使明文信息变为平稳白噪声。但是在传输密文时,其固有的一些特点可能会暴露隐藏信息并且引起攻击者的注意。近些年来,光学加密系统的安全性正越来越引起人们的关注。根据密码学的理论,任何光学系统在能够抵挡各种攻击前都不能宣称是安全的。选择密文攻击、已知明文攻击、选择密文攻击以及唯密文攻击都已经被用来验证双随机相位加密系统安全性。这些攻击方式已经表明,双随机相位加密系统的安全漏洞源自于其线性性质。本文首先对密码学的相关概念以及光学密码学的基础理论作了简要的介绍,回顾了过去一段时期内双随机相位编码的发展概况和研究现状。详细介绍三种基于4f系统的光学加密方法,双随机相位光学加密系统是最经典的光学加密系统,菲涅尔变换光学加密系统因其密钥的多重性表现出较高的安全性,而基于POCS算法的光学加密系统是近几年才出现的一种新的加密方式,对于三种系统的加密效果,本文通过数值模拟给出了其实验结果。通过数值仿真实验对比GS算法、误差减少算法和混合输入输出算法在进行相位恢复时的优缺点,利用归一化的均方误差随迭代次数的变化曲线分析它们的收敛情况,并由此讨论影响其收敛性的因素。通过理论推导给出已知明文攻击来解密双随机相位编码光学加密系统的可行性,并将误差减少算法用到攻击的过程中。通过分析菲涅尔域的双随机相位加密系统和基于约束集投影算法的双随机相位加密系统的加密方程和系统结构,对用已知明文攻击破解两个系统的方法进行理论推导,通过数值仿真实验给出基于约束集投影算法的双随机相位加密系统的已知明文攻击的模拟结果。

关键词：光学密码分析相位恢复双随机相位已知明文攻击

一种可抵御已知明文攻击的物联网安全协议模型研究

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一种可抵御已知明文攻击的物联网安全协议模型研究

作者：藏传宇云南大学

学位级别：硕士

当今,物联网技术发展迅速,人们对物联网的研究也在逐渐深入,随着时间的推移,物联网技术会得到越来越多的实际应用。伴随着物联网相关硬件、软件的开发和研究,很多问题也逐渐凸显出来,如何确保物联网通讯主体间的信息安全问题显得尤为重... 详细信息

当今,物联网技术发展迅速,人们对物联网的研究也在逐渐深入,随着时间的推移,物联网技术会得到越来越多的实际应用。伴随着物联网相关硬件、软件的开发和研究,很多问题也逐渐凸显出来,如何确保物联网通讯主体间的信息安全问题显得尤为重要。然而,通过安全协议实现物联网的安全通信问题逐渐成为研究热点。论文结合当前物联网安全问题的研究现状,针对物联网的通信特点,提出一种可抵御已知明文攻击的物联网安全协议模型,实现了在信息交互过程中的身份认证、密钥分发、数据加密等问题。通过Casper+FDR工具对论文提出的安全协议进行建模和形式化分析,证明该协议的安全性;通过与其他物联网安全协议的对比和对网络通信开销的期望值计算,分析协议的性能;通过Socket仿真实现协议的交互过程,说明协议的可用性。期间所做主要研究如下:1)通过查阅文献,对物联网的安全问题和物联网安全协议的研究现状进行细致了解,并总结其中存在的问题。2)通过分析目前较为公认的物联网体系结构概念,得出物联网通信的特点和安全特性,并且通过对原有物联网安全协议的分析,提出一种可抵御已知明文攻击的物联网安全协议模型。3)该物联网安全协议模型分为密钥协商和实体通信两个阶段,可以根据实际需求设定会话密钥协商的周期,提高通信效率。4)通过Casper语法规范对协议进行建模,将完成Casper语法建模的安全协议伪码进行编译,生成CSP描述,再通过模型监测工具FDR对安全协议的CSP描述进行形式化分析。5)通过安全协议的形式化分析结果,分析安全协议所存在的不足,完善该安全协议模型,并重新建模,引入“大随机数”这一概念对协议进行修改,使其可以抵御已知明文攻击或穷举攻击。6)结合物联网通信环境,将论文提出的安全协议模型与以往提出的物联网安全协议进行对比,分析协议的性能;利用socket编程,完成协议通信的仿真过程,验证协议的可用性。7)总结研究过程中所存在的问题和不足之处,对下一步的研究方向做出规划。通过论文所做的研究中可以发现,这种“可抵御已知明文攻击的物联网安全协议模型”的特点有:①在密钥的分配过程中引入“大随机干扰数”这一概念,使其可抵御已知明文攻击;②可以根据通信需求定期更新会话密钥,确保密钥的新鲜性;③在消息的完整性确认和身份认证的过程中,引入“哈希函数”和“时间戳”,从而提高了通信效率、减少了网络信息负载量、确保了身份认证的时效性。针对该协议的形式化分析和性能分析表明,该协议可以保证物联网通信环境下的安全性需求,并且其网络开销、存储复杂度、计算复杂度都相对较小。

关键词：安全协议物联网 Casper语法建模形式化分析 FDR模型监测已知明文攻击 socket编程

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一种对高维混沌图像加密算法的攻击方法

计算机工程 2011年第4期37卷 131-133页

作者：任帅高承实戴青荣星解放军信息工程大学电子技术学院郑州450004

分析基于Lorenz三维超混沌系统的图像加密算法在已知图像条件下的安全性,给出原算法的一个等效加密算法,并在此基础上,提出一个等效密钥求解算法。该密钥求解算法同样适用于原算法的等效密钥求解,对比穷举攻击方法,其计算复杂度大幅减... 详细信息

分析基于Lorenz三维超混沌系统的图像加密算法在已知图像条件下的安全性,给出原算法的一个等效加密算法,并在此基础上,提出一个等效密钥求解算法。该密钥求解算法同样适用于原算法的等效密钥求解,对比穷举攻击方法,其计算复杂度大幅减小。实验结果表明,该算法能够对原算法进行已知图像攻击。

关键词：混沌序列图像加密已知明文攻击 Lorenz系统

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基于块调制置乱的图像加密算法安全性分析

计算机研究与发展 2021年第4期58卷 849-861页

作者：屈凌峰和红杰陈帆张善俊信号与信息处理四川省重点实验室(西南交通大学) 成都610031 神奈川大学理学部计算机科学科日本神奈川県平塚市259G1293

块调制置乱图像加密是加密域可逆信息隐藏常用的加密方法之一,能有效提高算法的隐藏容量和抵抗现有唯密文、已知明文等攻击的能力.针对块调制置乱图像加密,提出一种已知明文攻击条件下的密钥流估计方法.首先,定义图像差值块,分析指出块... 详细信息

块调制置乱图像加密是加密域可逆信息隐藏常用的加密方法之一,能有效提高算法的隐藏容量和抵抗现有唯密文、已知明文等攻击的能力.针对块调制置乱图像加密,提出一种已知明文攻击条件下的密钥流估计方法.首先,定义图像差值块,分析指出块调制生成密文块以较高的概率保持差值块不变的特性.然后,提出一种伪差值图像构建、差值块立方均值索引查找等关键策略的块置乱密钥的快速估计方法.分析讨论了图像的差值块立方均值分布、分块大小对置乱密钥估计正确率的关系.最后,给出了提高图像加密安全性可能的解决方案.实验结果表明,明文图像的纹理复杂度和分块大小是影响块置乱密钥估计正确率和算法时间复杂度的主要因素;分块大小大于3×3时,图像块置乱密钥的估计正确率达到70%以上,密文图像的内容会被泄露.

关键词：可逆信息隐藏图像块置乱加密已知明文攻击图像差值块安全性分析

基于非0比特个数特征的冗余转移图像加密安全性分析

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计算机研究与发展 2022年第11期59卷 2606-2617页

作者：罗雅婷和红杰陈帆屈凌峰西南交通大学信息科学与技术学院成都611756 西南交通大学计算机与人工智能学院成都611756

Qin等人提出的基于冗余转移的高容量加密域可逆信息隐藏算法,有效提高了抵抗现有已知明文和唯密文等攻击的能力.在分析该算法的冗余转移图像加密特性的基础上,提出一种基于非0比特个数(non-zero-bit number,NZBN)特征的已知明文攻击方法... 详细信息

Qin等人提出的基于冗余转移的高容量加密域可逆信息隐藏算法,有效提高了抵抗现有已知明文和唯密文等攻击的能力.在分析该算法的冗余转移图像加密特性的基础上,提出一种基于非0比特个数(non-zero-bit number,NZBN)特征的已知明文攻击方法.首先,定义给出了图像块的NZBN特征,分析指出了图像块NZBN特征在冗余转移图像加密前、后的恒定不变性;然后利用NZBN特征的恒定不变性,依次估计块置乱密钥和每个图像块的位平面置乱密钥;接着,给出了多对明密文图像条件下的块置乱密钥估计方法,以进一步提高块置乱密钥的估计正确率;最后,分析讨论了在不同分块大小下的密钥估计正确率和时间复杂度.实验结果表明,算法的密钥估计正确率和时间复杂度依赖于分块大小.分块大小不小于4×4时,1对明密文图像得到的块置乱密钥正确率超过89%;即使分块大小降至2×2,2对明密文图像可导致信息泄露.

关键词：可逆信息隐藏图像加密安全性分析已知明文攻击冗余转移非0比特个数

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一类选择性图像加密方案的安全性分析

东北大学学报（自然科学版） 2010年第3期31卷 342-345页

作者：朱志良张志强高健于海东北大学软件学院辽宁沈阳110004

对一类选择性加密方案的安全性进行了分析,并根据图像相邻像素相关性的性质,利用密文中泄露的信息和已知明文攻击方法,给出了针对此类加密方案的攻击方案.通过实验验证了攻击方案的有效性.实验结果表明,对于相邻像素相关度较高的图像,... 详细信息

对一类选择性加密方案的安全性进行了分析,并根据图像相邻像素相关性的性质,利用密文中泄露的信息和已知明文攻击方法,给出了针对此类加密方案的攻击方案.通过实验验证了攻击方案的有效性.实验结果表明,对于相邻像素相关度较高的图像,利用密文中未加密的信息可以用较少的明文恢复出较多的明文信息,说明了此类选择性加密方案对于相邻像素相关度较高的图像是不安全的.最后,针对已知明文攻击,对选择性加密方案提出了改进意见.

关键词：选择性加密已知明文攻击相邻像素相关性安全性分析

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可证明安全高效的仲裁量子签名方案

北京邮电大学学报 2013年第2期36卷 113-116页

作者：张骏吴吉义绍兴文理学院计算机系浙江绍兴312000 杭州师范大学杭州市电子商务与信息安全重点实验室杭州310036

针对以往一些仲裁量子签名(AQS)方案无法抵抗接收者的已知明文攻击的缺点,提出了一种高效抗伪造的AQS方案.在新方案中,签名者将每个EPR(Einstein-Padolsky-Rosen)粒子对中的2个粒子分别发送给签名者和接收者.签名者将该粒子与签名消息... 详细信息

针对以往一些仲裁量子签名(AQS)方案无法抵抗接收者的已知明文攻击的缺点,提出了一种高效抗伪造的AQS方案.在新方案中,签名者将每个EPR(Einstein-Padolsky-Rosen)粒子对中的2个粒子分别发送给签名者和接收者.签名者将该粒子与签名消息纠缠后对其测量,接收者根据收到的粒子串和测量结果恢复消息,并对2个粒子串进行比较判断,以此来保证量子签名的完整性.在签名时,签名者将量子信息通过变量加密后发送给接收者,以保证签名者和接收者都不能对签名进行抵赖.同时,新方案将一种特殊的量子门操作和量子一次一密结合起来以此保证接收者无法进行已知明文攻击.

关键词：仲裁量子签名已知明文攻击量子逻辑门

基于位平面-块置乱的图像加密算法安全性分析

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应用科学学报 2019年第5期37卷 631-642页

作者：屈凌峰陈帆和红杰袁源西南交通大学信息科学与技术学院

针对基于阿诺德变换的加密算法(Arnold transform-based encryption method,ATBEM)提出一种基于图像块均方根的已知明文攻击方法.首先利用加密前后明文图像0、1分布比例不变的特征估计出位平面置乱顺序,恢复原始像素的值;然后根据块置... 详细信息

针对基于阿诺德变换的加密算法(Arnold transform-based encryption method,ATBEM)提出一种基于图像块均方根的已知明文攻击方法.首先利用加密前后明文图像0、1分布比例不变的特征估计出位平面置乱顺序,恢复原始像素的值;然后根据块置乱和块内像素置乱保持像素值恒定不变的特性,定义图像块均方根特征以查找和估计块置乱矩阵.分析讨论了图像块置乱加密的安全性能,结果表明:对于图像块置乱加密,图像越平滑分块越小,破解所需的明密文对数越多,已知明文攻击难度越大.实验结果验证了图像纹理越复杂,攻击效果越好,在分块大小为2×2的条件下,攻击者仅需已知一对明文-密文对即可破解块置乱加密50%以上的图像内容,因此ATBEM加密算法难以抵抗所提出的已知明文攻击.

关键词：加密域可逆信息隐藏图像块均方根已知明文攻击位平面-块置乱加密